CN102495331B - 基于柱上分界开关智能终端的单相接地故障判别方法 - Google Patents
基于柱上分界开关智能终端的单相接地故障判别方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102495331B CN102495331B CN201110376974.6A CN201110376974A CN102495331B CN 102495331 B CN102495331 B CN 102495331B CN 201110376974 A CN201110376974 A CN 201110376974A CN 102495331 B CN102495331 B CN 102495331B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fault
- formula
- sin
- phase
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
基于柱上分界开关智能终端的单相接地故障判别方法,通过采集中性点经消弧线圈接地系统的母线三相电压及本线路零序电流,计算出零序电压,经内置模糊数据窗图形拟合算法的电子式滤波器对零序电压及零序电流的波形进行模糊拟合后转化为数字量存储,再通过故障判定模块进行故障判定。本发明可精确采样接地故障发生瞬间消弧线圈投入5ms内的故障特征量,该故障特征量可明显区分故障发生瞬间故障线路和非故障线路的零序电流相位,同时,故障判定模块以功率方向及消弧线圈投入参数变化为组合判据,可准确判断故障线路,正确率达到100%,保证了在本线路发生故障时,柱上分界开关可准确跳闸隔离故障,确保同线路其他支路安全稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统及其自动化技术领域,特别是一种基于柱上分界开关智能终端的中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障判别方法。
背景技术
柱上分界开关是近些年来随着我国配电网自动化技术的发展产生的新项目,该设备可以在支路发生短路故障时抢在变电站10kV出线跳闸前优先跳闸隔离故障,从而保证了同一条线路的无故障分支安全运行,是配电网自动化体系很重要的一环。目前,现有的柱上分界开关智能终端对于中性点不接地系统以及中性点经小电阻接地系统单相接地故障的判断相对较为准确,但对于中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障的判断还存在问题,由于在中性点经消弧线圈接地系统中,过补偿时,单相接地故障稳态零序电流的方向对于故障线路和非故障线路是相同的,给故障线路的甄别带来困难,致使故障判断的准确率偏低。目前对中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障的判断主要有两种方式:
1.给消弧线圈并接电阻,以改变发生单相接地故障时线路的零序电流,通过检测零序电流来判断接地故障。这种方案的主要不足为:
①在线路上需要增加电阻及相关的开关控制设备,增大了成本投入;
②消弧线圈并接电阻后,故障线路接地点的电流将大大增加,直接威胁着线路的安全稳定运行;
③消弧线圈并接电阻所采集到的故障特征量是系统稳定接地后的特征量,这种稳态量的判断一般要几秒钟才能完成,而对于小于几秒钟的瞬时故障通常无能为力。
2.当发生单相接地故障时,仅仅依靠零序电流幅值的变化来判断故障。这种方案的主要不足为:当发生单相接地故障时,故障线路和非故障线路的的零序电流都有不同程度的增加,且稳态时的零序电流方向均为由母线指向线路,所以功率方向元件无法识别故障线路,导致判断故障线路的准确率较低。
综上所述,第一种方案改变了系统运行参数,甚至影响到了系统的安全运行,且依然存在故障判别缺陷;第二种方案故障判别的准确率较低,但如果通过一定的手段使功率方向元件作用得以发挥将能完满的解决问题。根据对多次实际运行参数进行总结得出,消弧线圈的补偿过程一般在单相接地发生的5ms内完成,在这5ms内,故障线路的零序电流是从线路流向母线,与非故障线路零序电流的方向是不同的,5ms后,故障线路和非故障线路零序电流的方向变为同向,均由母线流向线路。因此,关键点在于单相接地故障发生5ms内线路的零序电流方向及幅值的采集和保护启动的采集。
发明内容
本发明的主要目的是克服现有技术的缺点,提供一种可准确判断故障线路,保证在本线路发生故障时柱上分界开关可准确跳闸隔离故障,确保同线路其他支路安全稳定运行的基于柱上分界开关智能终端的中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障判别方法。
本发明采用如下技术方案:
基于柱上分界开关智能终端的单相接地故障判别方法,包括以下步骤:
①通过数据采集模块实时采集中性点经消弧线圈接地系统的母线三相电压UA、UB、UC及本线路零序电流I0,并通过参数运算整定处理器合成计算零序电压U0;
②通过内置模糊数据窗图形拟合算法的电子式滤波器对模拟量U0及I0的波形进行模糊拟合,可精确采样接地故障发生瞬间消弧线圈投入5ms内的故障特征量;
③U0及I0的拟合波形经A/D转换器转换成数字量后存入存储器;
④通过故障判定模块进行故障判定,将U0的拟合基波作为保护启动的判据,当U0波形发生畸变,保护启动并判断I0,当I0波形畸变,判为故障并记忆I0,通过参数运算整定处理器计算I0瞬时相位,当I0相位变化超过逻辑定值后,即判为故障线路。
所述故障判定模块当I0波形畸变,判为故障并锁存U0及I0波形,通过参数运算整定处理器计算I0幅值和I0与U0瞬时相位及相位差。
所述I0相位变化超过逻辑定值即I0方向发生反向,从由线路指向母线转为由母线指向线路。
一种实现上述判别方法的柱上分界开关智能终端,包括有:
用于采集母线三相电压及本线路零序电流的数据采集模块;
用于对模拟量进行图形拟合的电子式滤波器,该电子式滤波器内置有模糊数据窗图形拟合算法;
A/D转换器;
存储器;
从存储器中调取数据并进行计算的参数运算整定处理器;
对线路进行故障判定的故障判定模块。
所述数据采集模块连接于电子式滤波器的信号输入端,所述电子式滤波器的信号输出端连接于A/D转换器的信号输入端,所述A/D转换器的信号输出端连接于存储器,所述参数运算整定处理器及故障判定模块连接于存储器。
所述故障判定模块藉由一开合控制模块与柱上分界开关的电动操作机构连接。
由上述对本发明的描述可知,与现有技术相比,本发明的有益效果是:采用模糊数学理论,通过内置模糊数据窗图形拟合算法的电子式滤波器对零序电压和零序电流的波形进行模糊拟合,可精确采样接地故障发生瞬间消弧线圈投入5ms内的故障特征量,该故障特征量可明显区分故障发生瞬间故障线路和非故障线路的零序电流相位,同时,故障判定模块以功率方向及消弧线圈投入参数变化为组合判据,使功率方向元件得以完好应用,准确判断故障线路,正确率达到100%,保证了在本线路发生故障时,柱上分界开关可准确跳闸隔离故障,确保同线路其他支路安全稳定运行。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的结构框图;
图2是本发明具体实施方式的故障判定模块的判别方法逻辑图。
图中:1.数据采集模块,2.电子式滤波器,3.A/D转换器,4.存储器,5.参数运算整定处理器,6.故障判定模块。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
参照图1,一种用于判别中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障的柱上分界开关智能终端,包括有用于采集母线三相电压及本线路零序电流的数据采集模块1、用于对模拟量进行图形拟合的电子式滤波器2、A/D转换器3、存储器4、从存储器4中调取数据并进行计算的参数运算整定处理器5及对线路进行故障判定的故障判定模块6,该电子式滤波器2内置有模糊数据窗图形拟合算法。所述数据采集模块1连接于电子式滤波器2的信号输入端,所述电子式滤波器2的信号输出端连接于A/D转换器3的信号输入端,所述A/D转换器3的信号输出端连接于存储器4,所述参数运算整定处理器5及故障判定模块6连接于存储器4,所述故障判定模块6藉由一开合控制模块与柱上分界开关的电动操作机构连接。
参照图1和图2,基于柱上分界开关智能终端的单相接地故障判别方法,包括以下步骤:
①通过数据采集模块1实时采集中性点经消弧线圈接地系统的母线三相电压UA、UB、UC及本线路零序电流I0,并通过参数运算整定处理器5合成计算零序电压U0;
②通过内置模糊数据窗图形拟合算法的电子式滤波器2对模拟量U0及I0的波形进行模糊拟合,可精确采样接地故障发生瞬间消弧线圈投入5ms内的故障特征量;
③U0及I0的拟合波形经A/D转换器3转换成数字量后存入存储器4;
④通过故障判定模块6进行故障判定,将U0的拟合基波作为保护启动的判据,当U0波形发生畸变,保护启动并判断I0,当I0波形畸变,判为故障并记忆I0,通过参数运算整定处理器5计算I0瞬时相位,当I0相位变化超过逻辑定值后,即判为故障线路。
参照图2,所述故障判定模块6当I0波形畸变,判为故障并锁存U0及I0波形,通过参数运算整定处理器5计算I0幅值和I0与U0瞬时相位及相位差。所述I0相位变化超过逻辑定值即I0方向发生反向,从由线路指向母线转为由母线指向线路。
参照图1,本发明采用的模糊数据窗图形拟合算法原理:
数据采集模块1采样的正弦电压和电流分别为:
u=Umsinωt
i=Imsin(ωt-θ)
取n个采样时刻无限细分采样时间,tn、tn+1=tn+T、tn+2=tn+2T……其中T为采样周期,则:
un=Umsin(ωtn) (1)
un+1=Umsin(ωtn+ωT) (2)
un+2=Umsin(ωtn+2ωT)(3)
in=Imsin(ωtn-θ) (4)
in+1=Imsin(ωtn-θ+ωT) (5)
in+2=Imsin(ωtn-θ+2ωT) (6)
由(1)~(6)得:
UmImcosθ=(unin+un+2in+2-2un+1in+1cos2ωT)/2sin2ωT (7)
UmImsinθ=(unin+1-un+1in)/sinωT (8)
理论上采样点是无限细分拟合的,若取ωT=∏/6,(7)和(8)简化为:
UmImcos θ=2(unin+un+2in+2-un+1in+1) (9)
UmImsin θ=2(unin+1-un+1in) (10)
(9)和(10)中,用电压替代电流或者用电流替代电压,且当θ=0时得到:
*Um 2=2(un 2+un+2 2-un+1 2) (11)
*Im 2=2(in 2+in+2 2-in+1 2) (12)
根据模糊拟合原理,将时间点无限细分,拟合系数为A,因此得出:
Um 2=2(un 2+un+2 2-un+1 2)A
Im 2=2(in 2+in+2 2-in+1 2)A
这样就得到了电压和电流。
上述仅为本发明的一个具体实施方式,但本发明的设计构思并不局限于此,凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动,均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (1)
1.基于柱上分界开关智能终端的单相接地故障判别方法,其特征在于:包括以下步骤:
①通过数据采集模块实时采集中性点经消弧线圈接地系统的母线三相电压UA、UB、UC及本线路零序电流I0,并通过参数运算整定处理器合成计算零序电压U0;
②通过内置模糊数据窗图形拟合算法的电子式滤波器对模拟量U0及I0的波形进行模糊拟合,可精确采样接地故障发生瞬间消弧线圈投入5ms内的故障特征量;
③U0及I0的拟合波形经A/D转换器转换成数字量后存入存储器;
④通过故障判定模块进行故障判定,将U0的拟合基波作为保护启动的判据,当U0波形发生畸变,保护启动并判断I0,当I0波形畸变,判为故障并记忆I0,通过参数运算整定处理器计算I0瞬时相位,当I0相位变化超过逻辑定值后,即判为故障线路;
所述故障判定模块当I0波形畸变,判为故障并锁存U0及I0波形,通过参数运算整定处理器计算I0幅值和I0与U0瞬时相位及相位差;所述I0相位变化超过逻辑定值即I0方向发生反向,从由线路指向母线转为由母线指向线路;
所述模糊数据窗图形拟合算法如下:
数据采集模块采样的正弦电压和电流分别表示为:
u=Umsinωt
i=Imsin(ωt-θ)
取n个采样时刻无限细分采样时间,tn、tn+1=tn+T、tn+2=tn+2T……其中T为采样周期,则:
un=Umsin(ωtn) 式⑴
un+1=Umsin(ωtn+ωT) 式⑵
un+2=Umsin(ωtn+2ωT) 式⑶
in=Imsin(ωtn-θ) 式⑷
in+1=Imsin(ωtn-θ+ωT) 式⑸
in+2=Imsin(ωtn-θ+2ωT) 式⑹
由式⑴~式⑹可得:
UmImcosθ=(unin+un+2in+2-2un+1in+1cos2ωT)/2sin2ωT 式⑺
UmImsinθ=(unin+1-un+1in)/sinωT 式⑻
理论上采样点是无限细分拟合的,若取ωT=Π/6,式⑺和式⑻则简化为:
UmImcosθ=2(unin+un+2in+2-un+1in+1) 式⑼
UmImsinθ=2(unin+1-un+1in) 式⑽
式⑼和式⑽中,用电压替代电流或者用电流替代电压,且当θ=0时得到:
*Um 2=2(un 2+un+2 2-un+1 2) 式⑾
*Im 2=2(in 2+in+2 2-in+1 2) 式⑿
由式⑾和式⑿,根据模糊拟合原理,将时间点无限细分,拟合系数为A,因此可得出:
Um 2=2(un 2+un+2 2-un+1 2)A
Im 2=2(in 2+in+2 2-in+1 2)A
这样就得到了电压和电流。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201110376974.6A CN102495331B (zh) | 2011-11-23 | 2011-11-23 | 基于柱上分界开关智能终端的单相接地故障判别方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201110376974.6A CN102495331B (zh) | 2011-11-23 | 2011-11-23 | 基于柱上分界开关智能终端的单相接地故障判别方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102495331A CN102495331A (zh) | 2012-06-13 |
CN102495331B true CN102495331B (zh) | 2015-02-04 |
Family
ID=46187172
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201110376974.6A Active CN102495331B (zh) | 2011-11-23 | 2011-11-23 | 基于柱上分界开关智能终端的单相接地故障判别方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102495331B (zh) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103592574B (zh) * | 2013-11-20 | 2016-06-22 | 国家电网公司 | 一种小电流选线的方法及系统 |
CN107656133B (zh) * | 2017-09-15 | 2020-12-11 | 许继电源有限公司 | 一种无线充电系统发射端谐振电流检测方法及装置 |
CN108508280B (zh) * | 2018-07-04 | 2021-04-09 | 国网山东省电力公司泰安供电公司 | 线路零序参数计算方法、装置及电子设备 |
CN109116226A (zh) * | 2018-08-30 | 2019-01-01 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种柱上开关的故障检测方法、装置及设备 |
CN112130091B (zh) * | 2020-09-24 | 2023-12-12 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司梧州局 | 基于多源数据的变电站不接地系统单相接地在线监测方法 |
CN112415326B (zh) * | 2020-10-22 | 2022-02-11 | 中国矿业大学 | 一种基于模糊聚类算法的配电网故障区段辨识方法 |
CN113567806A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-10-29 | 上海思源光电有限公司 | 小电流故障选线方法、系统、终端及介质 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2488220Y (zh) * | 2001-02-28 | 2002-04-24 | 西安前进电器实业有限公司 | 一种配电自动化馈线监控终端 |
CN1421704A (zh) * | 2001-11-28 | 2003-06-04 | 淄博科汇电气有限公司 | 电力系统小电流接地故障分段方法 |
CN1423132A (zh) * | 2001-11-28 | 2003-06-11 | 淄博科汇电气有限公司 | 电力系统小电流接地故障选线、分段方法 |
CN1667424A (zh) * | 2005-02-26 | 2005-09-14 | 重庆大学 | 消弧线圈接地系统接地故障线路选择方法 |
CN101022216A (zh) * | 2007-02-07 | 2007-08-22 | 燕山大学 | 小接地电流电网单相故障选线方法及装置 |
CN101499615A (zh) * | 2009-02-24 | 2009-08-05 | 福州高意通讯有限公司 | 一种高功率半导体泵浦激光器和放大器 |
CN101701998A (zh) * | 2009-11-19 | 2010-05-05 | 山东泰开自动化有限公司 | 小电流接地系统中一种新型故障选线方法 |
CN202404191U (zh) * | 2012-01-19 | 2012-08-29 | 北京市电力公司 | 电缆核线器 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101499651B (zh) * | 2009-03-05 | 2011-01-12 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 微机型继电保护快速动作方法 |
-
2011
- 2011-11-23 CN CN201110376974.6A patent/CN102495331B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2488220Y (zh) * | 2001-02-28 | 2002-04-24 | 西安前进电器实业有限公司 | 一种配电自动化馈线监控终端 |
CN1421704A (zh) * | 2001-11-28 | 2003-06-04 | 淄博科汇电气有限公司 | 电力系统小电流接地故障分段方法 |
CN1423132A (zh) * | 2001-11-28 | 2003-06-11 | 淄博科汇电气有限公司 | 电力系统小电流接地故障选线、分段方法 |
CN1667424A (zh) * | 2005-02-26 | 2005-09-14 | 重庆大学 | 消弧线圈接地系统接地故障线路选择方法 |
CN101022216A (zh) * | 2007-02-07 | 2007-08-22 | 燕山大学 | 小接地电流电网单相故障选线方法及装置 |
CN101499615A (zh) * | 2009-02-24 | 2009-08-05 | 福州高意通讯有限公司 | 一种高功率半导体泵浦激光器和放大器 |
CN101701998A (zh) * | 2009-11-19 | 2010-05-05 | 山东泰开自动化有限公司 | 小电流接地系统中一种新型故障选线方法 |
CN202404191U (zh) * | 2012-01-19 | 2012-08-29 | 北京市电力公司 | 电缆核线器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102495331A (zh) | 2012-06-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102495331B (zh) | 基于柱上分界开关智能终端的单相接地故障判别方法 | |
CN103454555B (zh) | 基于参数识别的配电网单相接地故障区段定位方法 | |
CN108493907B (zh) | 一种适配有源配电网的幅值比较式保护方法 | |
CN104181441B (zh) | 基于模型误差的配电网单相接地故障区段定位方法 | |
CN103245879A (zh) | 基于暂态无功功率方向的小电流接地故障定位方法 | |
CN104181442A (zh) | 基于相关分析的配电网单相接地故障区段定位方法 | |
CN103226176A (zh) | 一种配电网单相接地故障选线方法 | |
CN106018991A (zh) | 一种配电网铁磁谐振与单相接地故障计算分析方法及装置 | |
CN109975653A (zh) | 一种10千伏配电线路故障测距方法 | |
CN103532113A (zh) | 一种含有微电网系统输电线路快速距离保护方法 | |
CN205333777U (zh) | 一种单相接地故障定位装置 | |
US20220128613A1 (en) | Determining a fault location on a powerline | |
CN104714142A (zh) | 适用于智能/数字化变电站的ct、pt断线检测方法 | |
CN110261723A (zh) | 一种基于变异系数与高阶累积量的小电流接地选线方法 | |
CN102082420B (zh) | 输电线路的纵差保护方法 | |
CN203811747U (zh) | 一种小电流接地选线系统 | |
CN204228885U (zh) | 电力系统公共回路的多点接地故障在线监测仪 | |
CN105866619B (zh) | 基于分布参数零序阻抗幅值特性线路高阻接地故障检测方法 | |
CN109193595B (zh) | 基于电流相位比较的有源配电网故障隔离方法 | |
CN109001589B (zh) | 基于非全相运行故障录波数据的线路参数时域计算方法 | |
CN202404194U (zh) | 用于判别配电网单相接地故障的柱上分界开关智能终端 | |
CN115166420A (zh) | 基于单相接地故障负序电流相位的故障定位方法及系统 | |
Sun et al. | A novel method for pilot protection based on current fault component | |
CN103163425A (zh) | 一种工频变化量幅值比较选线装置的工作判据方法 | |
CN202837461U (zh) | 一种配电网故障快速定位监测装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 362000 Qixing Industrial Park, Jiangnan hi tech electronic Park, Licheng District, Fujian, Quanzhou Co-patentee after: Kang Xiaosong Patentee after: Seven Star Electric Limited by Share Ltd Address before: 362000 Qixing Industrial Park, Jiangnan hi tech electronic Park, Licheng District, Fujian, Quanzhou Co-patentee before: Kang Xiaosong Patentee before: Quanzhou Sevenstars Electric Co., Ltd. |